[發明專利]一種核殼結構氧化錫光陽極的染料敏化太陽電池制備方法

有效

• 申請號: 202011346081.2
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112863875B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 段軍紅;楊浩;鄒時兵;劉偉慶
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: H01G9/00
• 分類號: H01G9/00;H01G9/042;H01G9/048;H01G9/20
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

本發明公開了一種核殼結構氧化錫光陽極的染料敏化太陽電池制備方法，使用水熱還原法制備銅納米粒子，再在該基礎上利用溶膠凝膠法在銅納米粒子的表面包覆上一層二氧化錫，之后將其做成漿料，使用絲網印刷法將一定量介孔銅/氧化錫漿料印刷在FTO導電玻璃上，用管式爐在一定溫度下燒結一定時間，形成介孔銅/氧化錫薄膜，重復數次，形成所需厚度的薄膜，經過染料吸附后，使用鉑對電極作為陰極，注入電解質，最后組裝成染料敏化太陽電池，銅/氧化錫漿料能夠利用銅納米粒子的優良導電性來增強電荷的傳輸，達到提高染料敏化太陽電池效率的目的，本發明能夠對核/殼結構氧化錫顆粒的大小、薄膜的厚度進行控制，且材料簡單易取，價格低廉。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術材料領域，集體涉及一種核殼結構氧化錫光陽極的染料敏化太陽電池制備方法。

背景技術

太陽能來源廣泛，綠色清潔，能夠有效解決全球能源危機，且對環境造成的污染和傷害小，對于我國的可持續發展來說，具有重要的戰略意義。染料敏化太陽電池具有理論光電轉換效率高、污染小、性能穩定、可大規模生產等優點，因此具有相當的研究價值。通常提高染料敏化太陽電池光電轉換效率的方法為：一是通過調控光陽極的能級使其與染料更為匹配，增強電荷的傳輸效率。二是通過改進光陽極的結構，增強其對光照的吸收能力，氧化錫由于對可見光具有良好的通透性，在水溶液中具有優良的化學穩定性，且具有特定的導電性和反射紅外線輻射的特性，因此在鋰電池、太陽能電池、液晶顯示、光電子裝置、透明導電電極、防紅外探測保護等領域被廣泛應用，純氧化錫光陽極導帶能級低以及擁有大量的表面態，導致了二氧化錫光陽極用于染料敏化太陽能電池時開路電壓以及填充因子低，光電轉換效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種核殼結構氧化錫光陽極的染料敏化太陽電池制備方法。在制得銅/氧化錫漿料之后，運用絲網印刷的方法在FTO導電玻璃上經過四次燒結涂敷，得到厚度為10um～15um的介孔銅/氧化錫薄膜。在染料中充分浸泡以后，使用鉑對電極作為陰極，然后注入電解質，組裝成為銅/氧化錫核/殼結構光陽極的染料敏化太陽電池。具體步驟如下：

步驟1銅納米顆粒的制備

取部分去離子水在合適的溫度下使用磁力攪拌子不斷地攪拌，之后連續加入抗壞血酸和硫酸銅溶液，在反應混合溶液變為粉紅色以后加入固體硼氫化鈉進行還原，待溶液顏色變為磚紅色，表明銅納米顆粒制備成功，繼續攪拌。

步驟2氧化錫殼層的制備

將步驟1制得的銅納米顆粒加入五水合四氯化錫溶液中，得到銅/氧化錫核/殼結構納米顆粒，并將其制為銅/氧化錫核/殼結構漿料。

步驟3介孔銅/氧化錫薄膜的制備

將步驟2中的漿料涂在FTO導電玻璃上，在500℃高溫下燒結30min，重復四次得到介孔銅/氧化錫薄膜。

步驟4染料敏化太陽電池制備

將步驟3中的FTO導電玻璃放入染料中浸泡12h，吸附染料后，和鉑對電極組裝在一起，注入電解液，封裝成為銅/氧化錫核/殼結構光陽極的染料敏化太陽電池。

本發明專利的有益效果：

本發明提供一種核殼結構氧化錫光陽極的染料敏化太陽電池制備方法，將氧化錫顆粒作為殼層包在銅納米顆粒的核上所制得的漿料，能夠利用銅的優良導電性能，增強電荷的傳輸，達到提高染料敏化太陽電池效率的目的。本發明能夠對銅納米顆粒的粒徑大小、氧化錫殼層的厚度進行控制，且制備簡單，生產成本低，易于大規模生產。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1：本發明銅/氧化錫核/殼結構納米顆粒結構示意圖；

圖2：本發明銅/氧化錫核/殼結構光陽極的染料敏化太陽電池結構示意圖；